DE3851340T2

DE3851340T2 - Method and device for controlling the pressure distribution on a material web.

Info

Publication number: DE3851340T2
Application number: DE3851340T
Authority: DE
Inventors: Harri Vaehaetalo
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2008-02-23
Also published as: ATE110809T1; EP0298057A2; JPS63295788A; JP2788009B2; US4791863A; DE3866613D1; ES2059038T5; EP0449390A3; DE3851340D1; ATE70098T1; EP0449390A2; EP0298057B1; EP0449390B1; CA1282619C; EP0449390B2; FI870774A0; FI76872C; ES2059038T3; FI76872B; DE3851340T3

Abstract

Method and equipment for regulating an extended press treatment nip (Np). By means of the method, the transverse treatment-pressure distribution of the material web (W) passing through the nip (Np) is controlled by using a series of power members. In the method a regulating system (100, 200, 300, 400) is used, by means of which the effective powers of the power members are regulated separately. Further, a mathematical model illustrating the nip (Np) to be regulated and the web (W) to be treated is created. A set value distribution Q(Z) of the pressure profile of the nip is determined, wherein Z = 1....N and (N) is chosen as substantially larger than the number (K) of the separately adjustable power members or power member groups. On the basis of the mathematical model, a zone conversion block (120) is programmed, whose input quantities consist of set line pressures (Q1...QN) and whose output quantities consist of zone-pressure set values (P1...PK). The zone conversion is programmed so that such a linear-load profile of the material web (W) can be accomplished whose deviations from the set value profile Q(Z) are minimized. The converted zone-pressure set values (P1...PK) are passed into an intelligent regulating unit (300) provided with diagnostic and protection so as to constitute set values (B) for zone pressures. Each of the power members or power member groups of the nip (Np) to be regulated is regulated separately by means of the set values (B). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 12. Obgleich die Erfindung jene Zustände betrifft, welche in dem Spalt zwischen dem Preßschuh und einem Gegenstück herrschen, wird sie im wesentlichen bezüglich eines Spalts zwischen einer durchbiegungsvariablen Walze und einem Gegenstück offenbart.The invention relates to a method and a device according to the preamble of claims 1 and 12, respectively. Although the invention relates to those conditions that prevail in the gap between the press shoe and a counterpart, it is essentially disclosed with respect to a gap between a variable deflection roller and a counterpart.

Im Papiermaschinen und in Nachbehandlungsmaschinen für Papier werden mehrere derartige Walzen zur Bildung eines Entwässerungsdruckspalts, eines Spalts zur Glättung oder eines Kalenderspalts mit einer Gegenwalze verwendet. Bei diesen Verwendungsvorschlägen ist es wichtig, daß die Verteilung der Linearlast im Spalt, d. h. das Profil, in Axialrichtung unverändert bleibt oder daß dieses Profil beliebig verstellt werden kann, beispielsweise hinsichtlich der Regelung des Feuchtigkeitsprofils und/oder des Dickenprofils der Bahn in Bahnquerrichtung, oder in anderer Hinsicht, entsprechend dem Qualitätsprofil der Bahn. Für diesen Vorschlag sind verschiedene, durchbiegungsverstellbare oder durchbiegungsveränderbare Walzen aus dem Stand der Technik bekannt, mittels denen die Verteilung der Linearlast in einem Spalt geregelt wird.In paper machines and in paper post-treatment machines, several such rollers are used to form a dewatering pressure gap, a smoothing gap or a calendar gap with a counter roller. In these proposed uses, it is important that the distribution of the linear load in the gap, i.e. the profile, remains unchanged in the axial direction or that this profile can be adjusted as desired, for example with regard to the regulation of the moisture profile and/or the thickness profile of the web in the transverse direction of the web, or in other respects, according to the quality profile of the web. For this proposal, various deflection-adjustable or deflection-changeable rollers are known from the prior art, by means of which the distribution of the linear load in a gap is regulated.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere unterschiedliche durchbiegungsverstellbare oder durchbiegungsveränderbare Walzen für Papiermaschinen bekannt. In der Regel haben diese Walzen eine massive, stationäre Walzenachse und einen drehbar um die Walzenachse gelagerten Walzenmantel. Zwischen der Achse und dem Mantel sind Gleitschuhanordnungen und/oder Druckflüssigkeitskammern eingefügt, die auf die Innenseite des Mantels wirken und die in Axialrichtung der Walze in mehrere Teile oder Gruppen unterteilt oder gruppiert sind, so daß das Axialprofil des Mantels angepaßt oder verstellt werden kann. In der Regel sind die durch solche Walzen gebildeten Spalte wie beispielsweise Preßspalte oder Kalenderspalte durch Lastkräfte beaufschlagt, die an den Achsenenden der durchbiegungsvariablen Walze und ihrer Gegenwalze aufgebracht sind.Several different deflection-adjustable or deflection-variable rolls for paper machines are known from the state of the art. These rolls usually have a solid, stationary roll axis and a roll shell that is rotatably mounted around the roll axis. Slide shoe arrangements and/or pressure fluid chambers are inserted between the axis and the shell, which act on the inside of the shell and which are in the axial direction of the roll in several parts or groups are divided or grouped so that the axial profile of the shell can be adapted or adjusted. As a rule, the gaps formed by such rolls, such as press gaps or calendar gaps, are subjected to load forces applied to the axle ends of the variable deflection roll and its counter roll.

Ein Beispiel einer durchbiegungsvariablen Walze für die die erfindungsgemäße Lehre bezüglich des Verfahrens und der Einrichtung vorzugsweise angewendet werden kann, ist die in der US-A-4 757 585 beschrieben durchbiegungsvariablen Walze. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden Gleitschuhe, die mittels Zylindern belastet werden, die mit gemeinsamen Hydraulikversorgungszonen versehen sind, zur Regelung der Auslenkung der durchbiegungsvariablen Walze verwendet. Jeder dieser Zonen wird mittels eines zonenspezifischen Hydraulikventils geregelt. Die Anzahl von Gleitschuhen in den unterschiedlichen Zonen können von Zone zu Zone in der Weise unterschiedlich sein, die durch die zweckmäßige Regelung der Druckkraft zwischen der durchbiegungsvariablen Walze und ihrer Gegenwalze gefordert wird. Die Zahl von Lastzylindern, die zur Erzeugung des Spaltdrucks verwendet werden, beträgt in der Regel eine an jedem Ende der Walzenachse, wobei die Zylinder zusammen mit den Gleitschuhen die Druckkraft erzeugen.An example of a variable deflection roll for which the inventive teachings regarding the method and the device can preferably be applied is the variable deflection roll described in US-A-4 757 585. As is known from the prior art, sliding shoes loaded by means of cylinders provided with common hydraulic supply zones are used to control the deflection of the variable deflection roll. Each of these zones is controlled by means of a zone-specific hydraulic valve. The number of sliding shoes in the different zones can vary from zone to zone in the manner required by the appropriate control of the compressive force between the variable deflection roll and its counter roll. The number of loading cylinders used to generate the nip pressure is usually one at each end of the roll axis, the cylinders together with the sliding shoes generating the compressive force.

Durchbiegungsvariable Walzen werden sowohl in Papiermaschinen als auch in Papierveredelungsmaschinen und verschiedenen Nachbehandlungseinrichtungen für Papier in immer umfangreicherem Maße verwendet, was teilweise auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß immer höhere Qualitätsanforderungen an das Produkt gestellt werden, d. h., daß was seine unterschiedlichen Eigenschaften betrifft, muß das Papier innerhalb immer strengerer Qualitätsvorschriften sowohl in Maschinenrichtung als auch Querrichtung fallen. Zumindest ein Teilgrund für die immer strenger werdenden Qualitätskriterien sind die neuen Kopier- und Drucktechniken, für deren ungestörten Betrieb eine gleichmäßige Qualität des Papiers erforderlich ist. Die durchbiegungsvariablen Walzen sind ein Bestandteil, mittels dem es möglich ist, eine positive Wirkung auf die Qualitätseigenschaften von Papier auszuüben.Variable deflection rolls are being used more and more extensively in paper machines as well as in paper converting machines and various paper finishing equipment, partly due to the fact that increasingly high quality requirements are being placed on the product, ie that the paper must comply with increasingly strict quality regulations in terms of its various properties. both in the machine direction and the cross direction. At least one reason for the increasingly strict quality criteria is the new copying and printing techniques, which require a consistent quality of paper for their smooth operation. The variable deflection rollers are one component that can have a positive effect on the quality properties of paper.

Die mechanische Konstruktion von durchbiegungsvariablen Walzen wurde innerhalb weniger Jahre beträchtlich weiterentwickelt, was jedoch nicht von den Regelungssystemen der durchbiegungsvariablen Walzen gesagt werden kann, die jedoch uneingeschränkt von maßgebender Bedeutung sind, wenn durchbiegungsvariable Walzen zur Regelung der Qualitätseigenschaften von Papier verwendet werden.The mechanical design of variable deflection rolls has advanced considerably within a few years, but the same cannot be said for the control systems of variable deflection rolls, which are nevertheless of absolute importance when variable deflection rolls are used to control the quality properties of paper.

Die Regelungssysteme für durchbiegungsvariable Walzen gemäß dem Stand der Technik haben den Nachteil, daß selbst dann, wenn die Wechselwirkungen der Druckkräfte, die durch die Zonenkräfte in den Zonenwalzen erzeugt werden, an den unterschiedlichen Zonen in Betracht gezogen werden, hat der Bediener der Walze nur eine geringe Anzahl von Zonen, die er regeln kann und mittels denen versucht wird, ein möglichst stark variierendes Eigenschaftsprofil in Querrichtung der Bahn zu erzielen. Ein Beispiel für ein derartiges, derzeit verwendetes Regelungssystem ist das Regelungssystem gemäß der DE-A-3 117 516.The control systems for variable deflection rollers according to the state of the art have the disadvantage that even when the interactions of the pressure forces generated by the zone forces in the zone rollers are taken into account at the different zones, the roller operator only has a small number of zones that he can control and by means of which an attempt is made to achieve a property profile that varies as much as possible in the transverse direction of the web. An example of such a control system currently in use is the control system according to DE-A-3 117 516.

Wenn man sich zum Beispiel eine Situation ausdenkt, in der fünf Druckzonen in einer durchbiegungsvariablen Walze verwendet werden, ist es mit den aus dem Stand der Technik bekannten Regelungssystemen möglich, die Linearlast an fünf unterschiedlichen Punkten entsprechend den Sollwerten zu verstellen. Beträgt die Länge der durchbiegungsvariablen Walze beispielsweise 10 Meter, sind diese Punkte jeweils ungefähr 2 Meter voneinander beabstandet, wobei die Linearlast in den Bereichen zwischen den Verstellpunkten vollkommen ungeregelt bleibt.For example, if you imagine a situation where five pressure zones are used in a variable deflection roll, it is possible with the control systems known from the state of the art to adjust the linear load at five different points according to the setpoints. If the length of the variable deflection roll is, for example, 10 meters, these points are each approximately 2 meters apart, with the linear load remaining completely unregulated in the areas between the adjustment points.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelungssysteme für Preßschuhe (durchbiegungsvariable Walzen) derart weiterzubilden, daß das Linearlastprofil im Spalt zwischen dem Preßschuh und seiner Gegenwalze präziser verstellt werden kann, ohne die Anzahl von Druckzonen zu erhöhen. Eine erhöhte Anzahl von Druckzonen würde eine kompliziertere Konstruktion des Preßschuhs und eine erhöhte Störanfälligkeit zur Folge haben.The invention is based on the task of developing the control systems for press shoes (rolls with variable deflection) in such a way that the linear load profile in the gap between the press shoe and its counter roll can be adjusted more precisely without increasing the number of pressure zones. An increased number of pressure zones would result in a more complicated construction of the press shoe and an increased susceptibility to failure.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Regelungssystem zu schaffen, in dem ein bestimmtes Maß an "Intelligenz" integriert werden kann, wie beispielsweise zur Diagnose und zur Betriebssicherheit der Walze, so daß nachteilige Einflüsse von unterschiedlichen Störungen verhindert oder reduziert werden können.The invention is also based on the object of creating a control system in which a certain degree of "intelligence" can be integrated, such as for diagnostics and operational safety of the roller, so that adverse effects of various disturbances can be prevented or reduced.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben, wie auch der Aufgaben die sich im folgenden ergeben, ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung im wesentlichen durch die Merkmale gemäß den Ansprüchen 1 und 12 gekennzeichnet.To solve the above-mentioned problems, as well as the problems that arise below, the method and device according to the invention are essentially characterized by the features according to claims 1 and 12.

Infolge der Erfindung ist es in der Praxis möglich, das Eigenschaftsprofil der zu behandelnden Bahn derart zu regeln, daß es gegenüber dem Stand der Technik präziser dem Soll- Eigenschaftsprofil folgt, da der Bediener der Preßschuhe das Sollprofil oder Zielprofil der Druckkraft so präzise wie möglich einstellen kann, um das beabsichtigte Eigenschaftsprofil zu erreichen. Diese Aufgabe wird mittels der Erfindung dadurch gelöst, daß das Zielprofil der Linearlast im Spalt zwischen dem Preßschuh und der Gegenwalze an einer erheblich höheren Anzahl von Punkten in Querrichtung der zu behandelnden Bahn verstellbar ist, als im Vergleich zu der Gesamtzahl von unabhängigen Druckzonen und Lastzylindern in den in Zonen verstellbaren, Preßschuhen.As a result of the invention, it is possible in practice to regulate the property profile of the web to be treated in such a way that it follows the target property profile more precisely than in the prior art, since the operator of the press shoes can set the target profile or target profile of the pressure force as precisely as possible in order to achieve the intended property profile. This object is achieved by means of the invention in that the target profile of the linear load in the gap between the press shoe and the counter roll is determined at a considerably higher number of points in the transverse direction. the web to be treated, than in comparison to the total number of independent pressure zones and load cylinders in the zone-adjustable press shoes.

Erfindungsgemäß werden anfänglich die Sollwerte der Zonendrücke des Preßschuhs in Querrichtung der Materialbahn im wesentlichen dichter bestimmt, als es für die in den verwendeten Preßschuhen verfügbaren Anzahl von Druckzonen erforderlich ist. Hierauf werden die Zielwerte erfindungsgemäß in einer in diesem Anwendungsbereich neuen Weise in Leitwerte für Zonendrücke der Zonenwalze konvertiert, wobei die Konvertierung so zugig vonstatten geht, daß bei Verwendung der gewählten Zonendruckwerte, Abweichungen von der beabsichtigten Linearlastverteilung verringert werden können.According to the invention, the target values of the zone pressures of the press shoe in the transverse direction of the material web are initially determined to be substantially denser than is required for the number of pressure zones available in the press shoes used. The target values are then converted according to the invention in a manner that is new in this area of application into guide values for zone pressures of the zone roller, with the conversion taking place so quickly that when using the selected zone pressure values, deviations from the intended linear load distribution can be reduced.

Die vorstehend genannte Konvertierung von einer höheren Anzahl von gegebenen Zielwerten in eine kleinere Anzahl von Leitwerten für Zonendrücke, kann von der sogenannten Pseudo- Invers Technik ausgeführt werden, die aus der Mathematik zur Behandlung von Matrizen bekannt ist, auf die jedoch nachfolgend eingegangen wird.The above-mentioned conversion from a higher number of given target values to a smaller number of conductance values for zone pressures can be carried out by the so-called pseudo-inverse technique, which is known from mathematics for the treatment of matrices, but which will be discussed below.

Entsprechend eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, sind Diagnose- und Sicherheitslogikeinheiten erfindungsgemäß in das Regelungssystem integriert, so daß die nachteiligen Einflüsse von Betriebsstörungen verringert werden können.According to a preferred embodiment of the invention, diagnostic and safety logic units are integrated into the control system so that the adverse effects of operational disturbances can be reduced.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using some preferred embodiments with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt das Prinzip eines erfindungsgemäßen Regelungssystems in einem Blockdiagramm, welches einer durchbiegungsvariablen Walze zugeordnet wird.Fig. 1 shows the principle of a control system according to the invention in a block diagram, which is assigned to a roller with variable deflection.

Fig. 2 zeigt den Sollwertblock, den Konvertierungsblock und den Begrenzungsblock für eine Linearlast.Fig. 2 shows the setpoint block, the conversion block and the limit block for a linear load.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Regulator, den Antrieb und Rückmeldeblock in einem Blockdiagramm.Fig. 3 shows the regulator according to the invention, the drive and feedback block in a block diagram.

Fig. 4 zeigt ausführlicher ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regulatorblocks im Blockdiagramm.Fig. 4 shows in more detail an embodiment of the regulator block according to the invention in a block diagram.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regulatoren für die individuellen Kanäle im Regelungsblock.Fig. 5 shows an embodiment of the inventive regulators for the individual channels in the control block.

Fig. 6 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht in Maschinenrichtung eines sogenannten erweiterten Spalts, der eine Reguliermaßnahme gemäß der Erfindung darstellt, wobei Fig. 6 gleichzeitig ein Ausschnitt VI-VI in Fig. 7 ist.Fig. 6 shows a vertical cross-sectional view in the machine direction of a so-called extended gap, which represents a regulating measure according to the invention, whereby Fig. 6 is at the same time a section VI-VI in Fig. 7.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt VII-VII in Fig. 6.Fig. 7 shows a section VII-VII in Fig. 6.

Zu Beginn wird mit Bezug auf Fig. 1 und 3 eine kurze Beschreibung der Konstruktion und Betriebsweise einer durchbiegungsvariablen Walze 10 gegeben, die mittels erfindungsgemäßen Regelungssystems regelbar ist. Zusammen mit ihrer Gegenwalze 20 bildet die durchbiegungsvariable Walze 10 einen Spalt N&sub0;, durch den die zu behandelnde Materialbahn W geführt wird. Der Spalt N&sub0; ist beispielsweise ein Spalt in der Entwässerungspresse einer Papiermaschine oder ein Kalenderspalt entweder in einer Superkalender oder in einer sogenannten Maschinenbaugruppe. Das Profil der Linear- oder Streckenlast im Spalt N&sub0;, d. h., die Verteilung der Linearlast in Querschnitt der Bahn W, wird mittels der durchbiegungsvariablen Walze 10 geregelt.To begin with, with reference to Figs. 1 and 3, a brief description is given of the construction and operation of a variable deflection roll 10 which can be controlled by means of a control system according to the invention. Together with its counter roll 20, the variable deflection roll 10 forms a gap N₀ through which the material web W to be treated is guided. The gap N₀ is, for example, a gap in the dewatering press of a paper machine or a calendar gap either in a supercalender or in a so-called machine assembly. The profile of the linear or line load in the gap N₀, i.e. the distribution of the linear load in the cross section of the web W, is controlled by means of the variable deflection roll 10.

Die Gegenwalze 20 ist mit Achsenenden 21a und 21b versehen, mittels denen die Walze 20 drehbar in ihren Kugellagern 22a und 22b gelagert ist, die mit Lastbauteilen versehen sein können. Die durchbiegungsvariable Walze 10 hat eine massive Mittelachse 11, um die ein zylindrischer Walzenmantel 13 drehbar angeordnet ist.The counter roller 20 is provided with axle ends 21a and 21b, by means of which the roller 20 is rotatably mounted in its ball bearings 22a and 22b, which can be provided with load components. The variable deflection roller 10 has a solid central axis 11, around which a cylindrical roller shell 13 is rotatably arranged.

Gleitschuhe, die mittels Druckzylinder 15 belastet sind, wirken gegen die glatte Innenseite des Walzenmantels 13. Die Druckzylinder 15 sind in Zonen 16 eingeteilt, in welchen ein bestimmter, mittels des erfindungsgemäßen Regelungssystems geregelter Zonendruck eines Hydraulikfluids in jeden Zylinder 15 geführt wird. Außerdem ist der Spalt N&sub0; von den Achsenenden 11a und 11b der stationären Mittelachse 11 der durchbiegungsvariablen Walze 10 mittels Lastzylinder 12a, 12b belastet, in die Hydraulikfluid mit den ebenfalls geregelten Drücken Pa und Pb geleitet wird.Slide shoes, which are loaded by means of pressure cylinders 15, act against the smooth inside of the roll shell 13. The pressure cylinders 15 are divided into zones 16, in which a specific zone pressure of a hydraulic fluid, regulated by means of the control system according to the invention, is fed into each cylinder 15. In addition, the gap N₀ is loaded by the axle ends 11a and 11b of the stationary central axis 11 of the variable deflection roll 10 by means of load cylinders 12a, 12b, into which hydraulic fluid is fed with the likewise regulated pressures Pa and Pb.

Zu Beginn werden bezüglich Fig. 1 die grundlegenden Pinzipien des erfindungsgemäßen Regelungssystems beschrieben. Das System hat einen Block 100, der die Zonenkonvertierungseinrichtung der Zollwerteinrichtung aufweist und von dem Soll-Wert A der Zonendrücke der durchbiegungsvariablen Walze 10 und der Drücke Pa und Pb ausgegeben werden, wobei die Gesamtzahl der Sollwerte A den Wert K annimmt. Die Sollwerte A werden zu einem Begrenzerblock 200 geleitet, in dem die Sollwerte der Zonendrücke innerhalb gewählter Grenzwerte begrenzt werden. Vom Begrenzerblock 200 werden begrenzte Sollwerte B der Drücke ausgegeben, deren Anzahl K beträgt und die zu einer intelligenten Regeleinrichtung 300 geleitet werden, von dem Strömungssignale c von Ventilen ausgegeben werden, wobei die Anzahl von Strömungssignalen c den Wert K annimmt. Mittels der Signale c wird die Einrichtung 400 geregelt, die Druckregelventile 410 und Konverter 420 (Fig. 3) beinhaltet. Von der Einrichtung 400, werden Strömungssignale der Ventildrücke als Rückkopplungs- bzw. Rückmeldungssignale D ausgegeben, wobei die Anzahl von Strömungssignalen K beträgt und die Signale, die Meßsignale sind, zur Regeleinrichtung 300 geleitet werden. Von der Einrichtung 400 werden die Ventildrücke P ausgegeben, die als die Drücke für die Zonen 16 in der durchbiegungsvariablen Walze 10 sowie die Drücke Pa und Pb für die Hydraulikzylinder 12a und 12b geführt werden, welche die Achsenenden 11a und 11b der durchbiegungsvariablen Walze belasten.To begin with, the basic principles of the control system according to the invention are described with reference to Fig. 1. The system has a block 100 which comprises the zone conversion device of the inch value device and from which setpoint values A of the zone pressures of the variable deflection roll 10 and of the pressures Pa and Pb are output, the total number of setpoint values A taking the value K. The setpoint values A are fed to a limiter block 200 in which the setpoint values of the zone pressures are limited within selected limits. From the limiter block 200 limited setpoint values B of the pressures are output, the number of which is K and which are fed to an intelligent control device 300 from which flow signals c are output from valves, the number of flow signals c taking the value K. By means of the signals c the device 400 is controlled, which includes pressure control valves 410 and converters 420 (Fig. 3). From the device 400, flow signals of the Valve pressures are output as feedback signals D, the number of flow signals being K and the signals, which are measurement signals, being fed to the control device 300. The device 400 outputs the valve pressures P which are fed as the pressures for the zones 16 in the variable deflection roll 10 and the pressures Pa and Pb for the hydraulic cylinders 12a and 12b which load the axle ends 11a and 11b of the variable deflection roll.

In Fig. 1 wird das Regelungssystem ferner mit einem Rückkopplungs- bzw. Rückmeldungsblock 500 gezeigt, zu dem eine Serie E an gemessenen Signalen von einer Erfassungseinrichtung 510 geleitet wird, die die Eigenschaften der Bahn W feststellt, welches durch den Spalt N&sub0; geführt wird, beispielsweise Feuchtigkeit oder Dicke in Querrichtung der Bahn W. Die Rückmeldungseinrichtung 500 regelt die Sollwerteinrichtung 100. Die Rückmeldungseinrichtung 500 wird in nicht allen erfindungsgemäßen Ausführungen verwendet.In Fig. 1, the control system is further shown with a feedback block 500 to which is fed a series E of measured signals from a detecting device 510 which determines the properties of the web W being passed through the nip N0, for example moisture or thickness in the cross direction of the web W. The feedback device 500 controls the setpoint device 100. The feedback device 500 is not used in all embodiments according to the invention.

Mittels des Regelungssystems wird die Verteilung der Lastkräfte geregelt, die auf die Materialbahn W aufgebracht werden, welches zwischen der in Zonen verstellbaren Walze 10 und der Gegenwalze 20 geführt wird. Anstelle einer in Zonen verstellbaren Walze 10 ist es ebenso möglich, ein von einer zylindrischen Walzenfläche abweichendes Bauteil zu verwenden, wie zum Beispiel eine Bandschleife, gegen die die Gleitschuhe 15 entsprechend den in die Regelzonen 16 geleiteten Hydraulikdrücke angepreßt werden. Anstelle einer Gegenwalze 20 ist ebenfalls möglich, ein von einer zylindrischen Gegenfläche abweichendes Bauteil zu verwenden, wie zum Beispiel ein Laufband oder ein stationäres Bauteil.The control system controls the distribution of the load forces applied to the material web W, which is guided between the zone-adjustable roller 10 and the counter roller 20. Instead of a zone-adjustable roller 10, it is also possible to use a component other than a cylindrical roller surface, such as a belt loop against which the sliding shoes 15 are pressed in accordance with the hydraulic pressures fed into the control zones 16. Instead of a counter roller 20, it is also possible to use a component other than a cylindrical counter surface, such as a conveyor belt or a stationary component.

Mittels der Konverter 420, deren Anzahl K beträgt, beispielsweise K=10, werden Meßinformationen über die Drücke P in den Zonen 16 und in den Lastzylindern 12a, 12b erhalten. Die in Rückmeldesignale D konvertierten Drucksignale werden an den intelligenten Regulator 300 gekoppelt, der die Sollwerte der Zonendrücke P als Ausgangssignale B des Begrenzerblocks 200 empfängt. Der intelligente Regulator 300 regelt wiederum mittels seiner Regelsignale c, mit der Anzahl K, die Hydraulikventile 410, deren Anzahl ebenfalls K beträgt, beispielsweise K=10.By means of the converters 420, the number of which is K, for example K=10, measurement information on the pressures P in the zones 16 and in the load cylinders 12a, 12b. The pressure signals converted into feedback signals D are coupled to the intelligent regulator 300, which receives the setpoint values of the zone pressures P as output signals B of the limiter block 200. The intelligent regulator 300 in turn controls, by means of its control signals c, with the number K, the hydraulic valves 410, the number of which is also K, for example K=10.

Als Teilfunktionen hat der intelligente Regulator 300 einen Diagnoseblock 310, ein Sicherheitslogikteil 320 und Einzelkanalregulatoren, 340. Der Betrieb findet entsprechend Fig. 3 statt, wenn die Walze 10 mit ihren Regeleinrichtungen erwartungsgemäß arbeitet, d. h., wenn die Ausgangsdrücke P der Ventile 410 den Sollwerten B der Zonendrücke in geregelter Präzision entsprechen. Dabei arbeitet jeder Druckregulator 350 . . . 350+K unabhängig von anderen entsprechenden Regulatoren.The intelligent regulator 300 has as sub-functions a diagnostic block 310, a safety logic part 320 and single channel regulators 340. The operation takes place according to Fig. 3 when the roller 10 with its control devices works as expected, i.e. when the output pressures P of the valves 410 correspond to the setpoints B of the zone pressures with controlled precision. Each pressure regulator 350 . . . 350+K operates independently of other corresponding regulators.

Arbeitet die Walze mit ihren Kontrolleinrichtungen normwidrig, registriert der Diagnoseteil 310 des intelligenten Regulators 300 die Abweichung der Rückmeldesignale D der Ventile mittels der Konvertereinheit 420. Auf der Grundlage der vom Diagnoseteil 310 empfangenen Regeldaten d&sub1; regelt der Sicherheitslogikteil 340 die Sollwerte B der Drücke in den Regulatoren 350 des Regulatorteils 340 auf einen Wert, der hinsichtlich des Schutzes der Walze 10 günstig ist.If the roller with its control devices operates in a non-standard manner, the diagnostic part 310 of the intelligent regulator 300 registers the deviation of the feedback signals D of the valves by means of the converter unit 420. On the basis of the control data d1 received from the diagnostic part 310, the safety logic part 340 regulates the setpoint values B of the pressures in the regulators 350 of the regulator part 340 to a value that is favorable with regard to the protection of the roller 10.

Im Begrenzerblock 200 wird die Übertragung von enormen Drucksollwerten A der Ventile 410, welche die Walze 10 beschädigen könnten, auf die Sollwerte B des intelligenten Regulators 300 bereits im voraus verhindert. Dabei werden die Drucksollwerte (Pj; j=1,2, . . . K) jedes Hydraulikventils 410 zwischen einem bestimmten Minimal- und einem Maximaldruck MIN(LIM(Pj)), MAX(LIM(Pj)) begrenzt, wobei j=1,2, . . . K ist. Außerdem werden zum Schutz des Mantels 13 der Zonenwalze 10 vor zu großen Biegungen, die Differenzen zwischen den solldrücken in angrenzenden Zonen 16 auf einen Wert begrenzt, der niedriger als der erlaubte Grenzwert Pj:j+1 > (Pj-Pj+1), mit j=1, . . . K-1.In the limiter block 200, the transmission of enormous pressure setpoints A of the valves 410, which could damage the roller 10, to the setpoints B of the intelligent regulator 300 is prevented in advance. The pressure setpoints (Pj; j=1,2, . . . K) of each hydraulic valve 410 are limited between a certain minimum and a maximum pressure MIN(LIM(Pj)), MAX(LIM(Pj)), where j=1,2, . . . K. In addition, to protect the casing 13 of the zone roller 10 against excessive bending, the differences between the target pressures in adjacent zones 16 are limited to a value lower than the permissible limit Pj:j+1 > (Pj-Pj+1), with j=1, . . . K-1.

Gemäß Fig. 2 wird die Linearlast der Zonenwalze 10 durch einen Einstellblock 110 für das Linearlastprofil Q, für jede Verstellzone Z (Z=fortlaufende Zahl 1 . . . N der Zonen) geregelt, der die gewünschte Linearlast Qi der Zone (i=1,2 . . . , N) einstellt. Auf diese Weise wird das gewünschte sollwert-Profil Q(Z) der Linearlast im Spalt N&sub0; zwischen der Zonenwalze 10 und der Gegenwalze 20 gebildet. Die Lastzylinder 12a und 12b sind ebenfalls in den Verstellzonen Z mit aufgenommen.According to Fig. 2, the linear load of the zone roller 10 is controlled by a linear load profile Q setting block 110 for each adjustment zone Z (Z=consecutive number 1 . . . N of the zones), which sets the desired linear load Qi of the zone (i=1,2 . . . , N). In this way, the desired setpoint profile Q(Z) of the linear load in the gap N₀ between the zone roller 10 and the counter roller 20 is formed. The load cylinders 12a and 12b are also included in the adjustment zones Z.

Es ist ein charakteristisches Merkmal der Erfindung, daß die Anzahl N der Verstellzonen gleich oder höher ist als die Anzahl K von Hydraulikventilen 410, wohingegen die Anzahl der Zonen 16 K-2 beträgt und die Anzahl der Lastzylinder 12a und 12b zwei ist.It is a characteristic feature of the invention that the number N of adjustment zones is equal to or higher than the number K of hydraulic valves 410, whereas the number of zones 16 is K-2 and the number of load cylinders 12a and 12b is two.

Erfindungsgemäß ist die Zahl N von Verstellzonen Z vorzugsweise derart gewählt, daß eine entsprechende Anzahl von Linearlast-Bewertungspunkten in der Materialbahn W zwischen der Zonenwalze 10 und der Gegenwalze 20 ausreicht, die Linearlast-Verteilung zu veranschaulichen, die durch jede Zone 16 in der Materialbahn W verursacht wird. Eine vorteilhafte Wahl für die Zahl N von Verstellzonen Z ist ungefähr das zweifache der Anzahl K von Hydraulikventilen 410 (N=2*K). In der Regel ist N=(1.5-3)*K. Die vorstehende Auswahl für die Zahl N von Verstellzonen Z hat hinsichtlich der Schwierigkeiten für eine Bediener und der Anzahl von Verstellmöglichkeiten keinen unnötig hohen Wert N zur Folge.According to the invention, the number N of adjustment zones Z is preferably selected such that a corresponding number of linear load evaluation points in the material web W between the zone roller 10 and the counter roller 20 is sufficient to illustrate the linear load distribution caused by each zone 16 in the material web W. An advantageous choice for the number N of adjustment zones Z is approximately twice the number K of hydraulic valves 410 (N=2*K). As a rule, N=(1.5-3)*K. The above selection for the number N of adjustment zones Z does not result in an unnecessarily high value N in terms of the difficulties for an operator and the number of adjustment possibilities.

Die Anzahl N von Verstellzonen liegt in der Regel innerhalb des Bereichs von N=5 - 50, vorzugsweise N=10 - 20. Die Anzahl K von unterschiedlichen einstellbaren Druckzonen in einer durchbiegungsvariablen Walze 10, welche die Hydraulikzylinder 12a und 12b beinhalten, die, falls vorhanden, die Enden der Walze 10 belasten, liegt in der Regel innerhalb des Bereichs K=5 - 20, vorzugsweise K=6 - 10.The number N of adjustment zones is usually within the range of N=5 - 50, preferably N=10 - 20. The number K of different adjustable pressure zones in a variable deflection roll 10, which include the hydraulic cylinders 12a and 12b which, if present, load the ends of the roll 10, is typically within the range K=5 - 20, preferably K=6 - 10.

Gemäß Fig. 2 werden die Sollwerte A&sub1; der Linearlasten in den Zonen in den Zonenkonvertierungsblock 120 geleitet. Im Zonenkonvertierungsblock 120 werden die Sollwerte A&sub1; entsprechend dem Linearlastprofil Q(Z) der Einstellzonen Z in Sollwerte A für die Zonenventile 410 konvertiert. Um die im Block 120 vorgenommene Konvertierung ausführen zu können, werden Informationen dazu benötigt, wie sich die Einheit, welche von der Zonenwalze 10 und ihrer Gegenwalze 20 sowie von der Materialbahn W in Abhängigkeit von den Zonendrücken Pv und den Lastdrücken Pa und Pb elastisch verhält. Diese Information kann auf theoretische und falls nötig, auf experimentelle Weise erhalten werden, wobei sie in Form eines mathematischen Models dargestellt werden kann, das im Zonenkonvertierungsblock 120 beispielsweise in Form eines Computerprogramms gespeichert ist. Für die im Zonenkonvertierungsblock 120 stattfindende Zonenkonvertierung von den Sollzonen Z (N St.) in die Sollwerte c (K St.) der Drücke für die Zonenventile 410 existiert keine direkt eindeutige Lösung. Wenn die wichtige Randbedingung in die im Block 120 stattfindende Konvertierung eingeht, daß mittels der in Wirkung tretende Sollwerte c der Zonendrücke Pv das Regelungssystem ein tatsächliches, auf die Materialbahn W aufgebrachtes Linearlastprofil erzeugen muß, welches vom Soll-Linearlastprofil so wenig wie möglich abweicht, kann das Konvertierungsproblem eindeutig gelöst werden. Erfindungsgemäß kann die im Konvertierungsblock 120 stattfindende Konvertierung der Soll-Linearlasten Q&sub1; . . . QN in Soll-Werte P&sub1; . . . PK von Zonendrücken, wobei N> K ist, in der Praxis durch die Abwendung der sogenannten Pseudo-Invers- Theorie erreicht werden, die ein in der Mathematik bekanntes Verfahren darstellt. Hinsichtlich dieses Verfahrens wird auf die Schrift von James A. Cadzow und Heinrich R. Martins: "Discrete-Time and Computer Control Systems", Sec. 7.6 "Minimum Energy Control", S. 286 bis 293, Prentice-Hall Inc., 1970, U.S.A. verwiesen.According to Fig. 2, the setpoint values A1 of the linear loads in the zones are fed to the zone conversion block 120. In the zone conversion block 120, the setpoint values A1 are converted into setpoint values A for the zone valves 410 in accordance with the linear load profile Q(Z) of the adjustment zones Z. In order to be able to carry out the conversion carried out in block 120, information is required on how the unit consisting of the zone roll 10 and its counter roll 20 and of the material web W behaves elastically as a function of the zone pressures Pv and the load pressures Pa and Pb. This information can be obtained theoretically and, if necessary, experimentally, and can be represented in the form of a mathematical model stored in the zone conversion block 120, for example in the form of a computer program. There is no directly unambiguous solution for the zone conversion taking place in the zone conversion block 120 from the target zones Z (N St.) to the target values c (K St.) of the pressures for the zone valves 410. If the important boundary condition that the control system must generate an actual linear load profile applied to the material web W by means of the target values c of the zone pressures Pv that deviate as little as possible from the target linear load profile is included in the conversion taking place in block 120, the conversion problem can be solved unambiguously. According to the invention, the conversion of the target linear loads Q₁ . . . QN into target values P₁ . . . PK of zone pressures, where N> K, taking place in the conversion block 120 can be achieved in practice by applying the so-called pseudo-inverse theory, which is a mathematically known With regard to this method, reference is made to the paper by James A. Cadzow and Heinrich R. Martins: "Discrete-Time and Computer Control Systems", Sec. 7.6 "Minimum Energy Control", pp. 286 to 293, Prentice-Hall Inc., 1970, USA.

Die Beziehung zwischen der Verteilung der Linearlast Q(Z) und der Zonendrücke Pi wird auf der Grundlage der physikalischen Daten der Walze und der Eigenschaften der Materialbahn bestimmt. Diese Bestimmung geschieht beispielsweise durch Darstellung der Zonenwalze 10, der Gegenwalze 20, des dazwischen gebildeten Spalts N&sub0; und der hindurchgeführten Materialbahn W mit Hilfe eines vereinfachten Balkenmodels, wodurch ein den Spalt darstellendes Elementmodel erzielt wird, d. h. ein bestimmtes Gleichungssystem, welches mittels einer Matrizenrechnung gelöst werden kann, während die vorstehend erwähnten Randbedingungen in Betracht gezogen werden.The relationship between the distribution of the linear load Q(Z) and the zone pressures Pi is determined on the basis of the physical data of the roll and the properties of the material web. This determination is made, for example, by representing the zone roll 10, the counter roll 20, the gap N0 formed therebetween and the material web W passed through by means of a simplified beam model, thereby obtaining an element model representing the gap, i.e. a certain system of equations which can be solved by means of a matrix calculation while taking into account the boundary conditions mentioned above.

Infolge der im Block 120 abgespeicherten Zonendruckberechnung kann der Bediener des Regelungssystems erfindungsgemäß dem Spalt N&sub0; die gewünschte Verteilung der Linearlast Q(Z) geben. Folglich kann der Bediener unmittelbar eine auf die Qualität des Papiers sich auswirkende Quantität regeln, wodurch es möglich ist, hinsichtlich der Beziehung zwischen einem ausgeführten Regelungsbetrieb und dem daraus erhaltenen Resultat direkte Schlußfolgerungen zu ziehen.As a result of the zone pressure calculation stored in block 120, the operator of the control system can, according to the invention, give the gap N0 the desired distribution of the linear load Q(Z). Consequently, the operator can immediately control a quantity affecting the quality of the paper, making it possible to draw direct conclusions regarding the relationship between a control operation carried out and the result obtained therefrom.

Auf der Grundlage des gemessenen Querprofils des Papiers, stellt der Bediener das gewünschte Linearlast-Profil Q(Z)) ein. Die Zonendrücke und Lastdrücke, die zur Erreichung der eingestellten Linearlastverteilung nötig sind, werden mittels des Models berechnet, das den Walzenspalt N&sub0; darstellt. Ungeachtet der Komplexität des Problems, kann die On-line- Berechnung, die durch die modelgemäße Regelung erforderlich ist, zu einer Matrizenmultiplikation vereinfacht werden. Die Regelungen können mittels eines Microcomputer einfach berechnet werden.Based on the measured cross-section of the paper, the operator sets the desired linear load profile Q(Z). The zone pressures and load pressures required to achieve the set linear load distribution are calculated using the model representing the roll gap N₀. Despite the complexity of the problem, the on-line calculation required by the model-based control can be simplified to a matrix multiplication. The Controls can be easily calculated using a microcomputer.

Der Mantel 13 der durchbiegungsvariablen Walze 10 und die im Spalt N&sub0; verlaufende Materialbahn W schaffen Begrenzungen für die erlaubten Veränderungen der Linearlast pro Längeneinheit. Sollte das durch den Bediener eingestellte Linearlastprofil übermäßig große Druckunterschiede verursachen, begrenzt das Regelungssystem die Regelung auf die gewünschten Werte, bevor es zu Nachwirkungen kommt.The shell 13 of the variable deflection roller 10 and the material web W running in the gap N0 create limits for the permitted changes in the linear load per unit length. Should the linear load profile set by the operator cause excessively large pressure differences, the control system limits the control to the desired values before any after-effects occur.

Das erfindungsgemäße System kann auch die Bedienung der Einrichtung überwachen. In Situationen eines aus der Sicht der Einrichtung gefährlichen Versagens, regelt das System den Spalt in einen Sicherheitszustand. Folglich erlaubt das Regelungssystem keine Regelungen, die in irgendeiner Situation zu einer Beschädigung der Zonenwalze 10 oder der Papierbahn W führen könnten.The system according to the invention can also monitor the operation of the device. In situations of a failure that is dangerous from the point of view of the device, the system regulates the gap to a safety state. Consequently, the control system does not allow any controls that could in any situation lead to damage to the zone roller 10 or the paper web W.

Anstelle einer Regelung des Walzenspalts N&sub0; mittels des wie vorstehend beschrieben erfindungsgemäßen Regelsystems ist es auch möglich, einen sogenannten erweiterten Spalt Np der Art wie er in Fig. 6 und 7 gezeigt wird oder eines anderen, entsprechenden Spalts zu regeln. Der erweiterte bzw. verlängerte Spalt Np, dessen Länge gemäß Fig. 6 mit L&sub0; bezeichnet ist, wird zwischen einer Mulden-flächigen 20' Preßwalze 20 und einem Preßschuh 10A ausgebildet. Die Papierbahn W läuft durch den Spalt Np zwischen Preßfilze oder Fleece 41 und 42, welche Wasser aufnehmen. Überdies wirkt eine undurchlässige Bandschleife 40 gegen die Gleitfläche 35' des Gleitstücks 35, wobei ein Schmierstoff, beispielsweise ein Schmieröl oder eine Mischung aus Wasser und Schmieröl durch eine Röhre 37 in Richtung des Pfeils s geleitet wird.Instead of controlling the roll gap N₀ by means of the control system according to the invention as described above, it is also possible to control a so-called extended gap Np of the type shown in Fig. 6 and 7 or another corresponding gap. The extended or extended gap Np, the length of which is designated L₀ in Fig. 6, is formed between a trough-shaped 20' press roll 20 and a press shoe 10A. The paper web W runs through the gap Np between press felts or fleece 41 and 42, which absorb water. In addition, an impermeable belt loop 40 acts against the sliding surface 35' of the slider 35, whereby a lubricant, for example a lubricating oil or a mixture of water and lubricating oil, is passed through a tube 37 in the direction of the arrow s.

Der Preßschuh 10A ist auf einem Endflansch 31 des Rahmenbalkens 31 abgestützt. Auf der Oberseite des Flansches 31 ist ein Zylinderblock befestigt, der eine Reihe von Zylinderbohrungen 33&sub1; . . . 33k in Richtung der Verlängerung des Spalts Np hat, von denen die Bohrungen 33n und 33n+1 in den Fig. 6 und 7 zu sehen sind. In den Zylinderbohrungen 33 ist eine Reihe von Kolben 34&sub1; . . . 34k eingesetzt, von denen die Kolben 54n und 54n+1 in den Fig. 6 und 7 zu sehen sind. Die Seiten der Kolbenreihen 34, welche zum Spalt Np hinweisen, sind mit dem Gleitstück 35 verbunden, welches verlängert und ausreichend elastisch in Richtung der Zylinder-Kolbenreihen 33, 34 ist, so daß die Druckverteilung im Spalt Np mittels der Drücke P&sub1; . . . Pn, Pn+1 . . . Pk einstellbar und regelbar ist, die in den Zylinderräumen 33 aufgebaut werden.The press shoe 10A is mounted on an end flange 31 of the frame beam 31. On the top of the flange 31 there is mounted a cylinder block having a series of cylinder bores 33₁ . . . 33k in the direction of the extension of the gap Np, of which the bores 33n and 33n+1 can be seen in Figs. 6 and 7. In the cylinder bores 33 there is fitted a series of pistons 34₁ . . . 34k, of which the pistons 54n and 54n+1 can be seen in Figs. 6 and 7. The sides of the piston rows 34 which face the gap Np are connected to the slider 35 which is extended and sufficiently elastic in the direction of the cylinder-piston rows 33, 34 so that the pressure distribution in the gap Np is controlled by means of the pressures P₁ . . . Pn, Pn+1 . . . Pk is adjustable and controllable, which are built up in the cylinder chambers 33.

Gemäß Fig. 6 wird die Länge des Gleitstücks 35 in Richtung des Bahnverlaufs mit L und die Dicke mit H bezeichnet. Wenn festgelegt wird, daß L=k*H ist, dann ist das Gleitstück 35 als eine Gesetzmäßigkeit ausreichend flexibel, wenn k innerhalb des Bereichs von k=7 bis 15 vorzugsweise k=10 bis 13 liegt. Das besagte Verhältnis k hängt auch vom Material des Gleitschuhs 35 ab. Die Drücke p, die mittels dem erfindungsgemäßen Regelsystem eingestellt werden, werden über die Reihe von Röhren 38 und Bohrungen 39 in den Zylindern 33 angelegt. Die Kolben 34 sind durch Dichtringe 36 abgedichtet. Die Länge der Gleitschuhs 35 in Querrichtung entspricht der Breite der zu behandelnden Bahn W und hat in der Regel eine Größe von 5 bis 10 m.According to Fig. 6, the length of the slider 35 in the direction of the track is designated L and the thickness H. If it is determined that L=k*H, then the slider 35 is sufficiently flexible as a rule if k is within the range of k=7 to 15, preferably k=10 to 13. The said ratio k also depends on the material of the slider 35. The pressures p, which are set by means of the control system according to the invention, are applied via the series of tubes 38 and bores 39 in the cylinders 33. The pistons 34 are sealed by sealing rings 36. The length of the slider 35 in the transverse direction corresponds to the width of the track W to be treated and is usually 5 to 10 m.

Die Preßwalze 20 gemäß Fig. 6 und 7 kann durch einen entsprechenden Schuh ersetzt werden, so daß der Spalt Np zwischen zwei sich gegenüberliegenden Preßschuhen ausgebildet wird. In einem solchen Fall kann die Konstruktion beispielsweise der in der Fig. 7 des FI Patents No. 71,369 des Anmelders gezeigten Konstruktion ähneln. Überdies wird hinsichtlich der Konstruktion und Bedienung des erweiterten Spalts Np, wie beispielsweise die Verteilung des Drucks in Richtung des Bahnverlaufs auf das finnische Patent Bezug genommen.The press roll 20 according to Fig. 6 and 7 can be replaced by a corresponding shoe, so that the gap Np is formed between two opposing press shoes. In such a case, the construction can, for example, be similar to the construction shown in Fig. 7 of the applicant's FI patent No. 71,369. Moreover, with regard to the construction and operation of the extended gap Np, such as the distribution of the pressure in Direction of the track reference is made to the Finnish patent.

Fig. 1 zeigt eine solche erfindungsgemäßeFig. 1 shows such an inventive

Ausführungsbeispielvariation in der ein Rückmeldeblock 500 verwendet wird. In Verbindung mit der zu behandelnden Materialbahn W ist eine Erfassungseinheit 510 in Bahnlaufrichtung nach dem Spalt N&sub0; angeordnet, von der eine Reihe E von Meßwertsignalen erhalten wird, die in die Rückmelde- und Prozeßsoreinheit 500 geleitet wird. Die Einheit 500 regelt wiederum die Einheit 100, so daß eine Reihe Q(Z) der Einstellwerte direkt oder indirekt auf der Grundlage der Meßwerte von der Bahn W erhalten wird. Die Erfassungseinheit 510 weist beispielsweise N St. von Meßdetektoren 521 . . . 520+N auf. Die Erfassungseinheit 510 kann auch mehr als N Detektoren, beispielsweise 2*N Detektoren aufweisen, wobei in der Einrichtung 500 die notwendige Konvertierung, beispielsweise die Formatierung des Durchschnitts ausgeführt wird, um eine Reihe Q(Z) von Sollwertsignalen zu erzeugen. Anstelle einer statischen Reihe von Detektoren 510 ist es auch möglich eine geeignete Erfassungseinrichtung zu verwenden, die die Materialbahn durchquert und entweder ein fortlaufendes Meßsignal abgibt oder Proben der Bahneigenschaften in Querrichtung der Bahn W entnimmt.Embodiment variation in which a feedback block 500 is used. In connection with the material web W to be treated, a detection unit 510 is arranged in the web running direction after the gap N0, from which a series E of measurement signals is obtained, which is fed to the feedback and processing unit 500. The unit 500 in turn controls the unit 100 so that a series Q(Z) of setting values is obtained directly or indirectly on the basis of the measurement values from the web W. The detection unit 510 has, for example, N numbers of measurement detectors 521 . . . 520+N. The detection unit 510 can also have more than N detectors, for example 2*N detectors, whereby the necessary conversion, for example formatting the average, is carried out in the device 500 in order to generate a series Q(Z) of setpoint signals. Instead of a static series of detectors 510, it is also possible to use a suitable detection device that traverses the material web and either emits a continuous measurement signal or takes samples of the web properties in the transverse direction of the web W.

Einige der gemessenen Eigenschaften der Bahn W können zum Beispiel seine Dicke (Stärke), Feuchtigkeit, Oberflächenglätte, Satinierung, oder unterschiedliche Kombinationen dieser Meßwerte sein. Der vorstehend beschriebene Rückmeldeblock 500 und die Erfassungseinrichtungen 510, 520 sind des öfteren nicht erforderlich oder verwendbar und die Erfindung meistens "mit manueller Regelung" erzielbar, so daß der Bediener des Systems eine Reihe Q(Z) von Sollwerten eingibt, für die er die notwendige Information vom anderen Meßsystem, welches mit der Papiermaschine oder mit der Nachbehandlungseinrichtung verbunden ist und/oder vom Labor erhält.Some of the measured properties of the web W may be, for example, its thickness, moisture, surface smoothness, satin finish, or various combinations of these measurements. The feedback block 500 and the detection devices 510, 520 described above are often not required or usable and the invention can mostly be achieved with "manual control" so that the operator of the system enters a series Q(Z) of setpoints for which he obtains the necessary information from the other measuring system which is connected to the paper machine or the post-treatment facility and/or receives from the laboratory.

Wenngleich sich die vorstehend beschriebene Erfindung nur bezüglich einer in Zonen verstellbaren Walze 10 befaßt, wird betont, daß innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung das Verfahren und die Einrichtung der Erfindung auch bei Druckschuheinrichtungen entsprechend einer in Zonen verstellbaren Walze 10 angewendet werden kann, wobei die Druckschuhe in der Regel einen sogenannten länglichen Spalt mit einem Gegenbauteil, beispielsweise einer Walze oder einer zweiten Schuheinrichtung, bilden. Derartige Druckschuheinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, worin es möglich ist, Gleitschuhe oder Gleitschuhgruppen zu verwenden, deren Druckwirkungsantrieb mittels des erfindungsgemäßen Regelungssystems geregelt wird. In Verbindung mit den Druckschuheinrichtungen ist es möglich, flexible Bandschleifen und/oder elastische Bänder zu verwenden, die ihrerseits bekannt sind.Although the invention described above only relates to a zone-adjustable roller 10, it is emphasized that, within the scope of the invention, the method and device of the invention can also be applied to pressure shoe devices corresponding to a zone-adjustable roller 10, the pressure shoes usually forming a so-called elongated gap with a counter-component, for example a roller or a second shoe device. Such pressure shoe devices are known from the prior art, in which it is possible to use sliding shoes or sliding shoe groups, the pressure effect drive of which is controlled by means of the control system according to the invention. In connection with the pressure shoe devices, it is possible to use flexible belt loops and/or elastic belts, which are themselves known.

Claims

1. Method for controlling the distribution of a pressure load that is applied to a material web (W) that is guided through a gap (NP) that is adjustable in zones and has load elements (33, 34), whereby a pressure effect drive (400) of the load elements (33, 34) of the press gap (NP) is controlled by means of a control device (300), and a setpoint device (100) is used, by means of which a series Q(Z) of setpoint signals (A) is generated, which is fed directly or via a processor unit (200), such as a limiter block, to the control device (300), so that setpoint values (B) are formed for its control circuits, characterized in that

an extended press nip (NP) is used as the press nip (NP), which is formed between a press shoe device (10A) and its counterpart, for example a counter roll (20) or a corresponding press shoe device in a direction transverse to the direction of travel of the material web (W), the load elements (33, 34) acting on the press shoe device (10A) being supported by a frame (30, 31), and that a number (N) of target load values (Q₁ . . . QN) are used, by means of which the target value distribution Q(Z) of the pressure profile of the extended nip (NP) is determined, where Z = 1 . . . N; that the number (N) of target load values (Q₁ . . . QN) is selected to be greater than the number (K) of separately adjustable zones of the press shoe device (10A), N>K; and that the nominal load values (Q₁ . . . QN) are those in the Setpoint device (100) or sent to the setpoint device (100) from a feedback block (500), are transferred to a zone conversion block (120) in which a conversion into setpoint zone pressure values (P₁ . . . PK) is carried out on the basis of a mathematical model of an adjustable gap (NP), so that by means of the control device (300), the zone conversion block (120) and the pressure effect drive (400) in the material web (W) a linear load profile can be achieved whose deviations from the setpoint profile Q(Z) are significantly reduced.

2. Method according to claim 1, characterized in that the number (N) of adjustment zones is of the order of N=(1.5-3)xK.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the number (N) of adjustment zones for the setpoint profile Q(Z) is N=5-50, preferably N=10-20, and that the number (K) of adjustable zones in the press shoe device (10A) which have load elements which, if present, load the ends of the press shoe device (10A), is K=5-20, preferably K=6-10.

4. method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the zone pressure setpoint values (K) are fed from the zone conversion block (120) to the limiter block (200) in which the values of the zone pressures are limited between certain pressure values and/or the differences between adjacent zone pressures are limited to a value lower than a certain set limit.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that an intelligent control device (300) is used, which is used in such a way that it diagnoses the operation of the system and on this basis regulates any non-standard operating situation of the control loop.

6. Method according to claim 5, characterized in that the intelligent control device (300) is used to control the zone pressures (P) in the press shoe device (10A) in such a way that on the basis of an error message received from a diagnostic block (310) of the control device, the setpoint values of individual channel regulators (340) are controlled by means of a safety logic part (320) attached to the control device (300) to a state suitable with regard to the safety of the press shoe device (10A) and possibly the web (W) to be treated.

7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a feedback connection is set up in such a way that after the extended gap (Np) to be controlled, the property profile of the web (W) to be treated is measured in the transverse direction of the web, the profile being fed directly or via a feedback block (500) to the setpoint device (100) and thereby the setpoint distribution Q(Z) of the linear load being determined directly or is generated indirectly.

8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the basis of the mathematical model, the zone conversion block (120) is programmed, whereby the target load values (Q₁ . . . QN) to be determined are assumed as input quantities of the zone conversion block (120) and the target zone pressure values (P₁ . . . PK) are assumed as output quantities of the zone conversion block (120), whereby the zone conversion is preferably programmed as taking place by using a so-called pseudo-inversion, so that such a linear load profile of the material web (W) comes into effect, the deviations of which from the target value profile Q(Z) are substantially minimized.

9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the web (W) is guided through the widened gap (NP) between two felts or fleeces (41, 42), preferably two water-absorbing pressure felts.

10. Method according to claim 9, characterized in that an impermeable belt loop (40), which acts against a sliding surface (35') of a sliding piece (35) integrated in the press shoe device (10A), is guided through the enlarged gap (NP).

11. Method according to claim 10, characterized in that a lubricant is fed to an inlet side between the belt loop (40) and the sliding surface (35') of the slider (35).

12. Device for treating a material web (W), such as a paper web, in a pressure or press nip (NP), such as a dewatering nip or a calendar nip, the device comprising a control system having a setpoint device (100), a processor unit, for example a limiter block (200), a control device (300) and a pressure effect drive (400) having a series of pressure valves (410) and a series of P-I converters (420) from which feedback signals are fed to the control device (300), and a series of load elements (34, 35) which are grouped as pressure load zones, each group of which is acted upon by a zone pressure (P) which is controlled by a valve (410), characterized in that

the press nip (NP) has a press shoe device (10A) and its counterpart, such as a counter roll (20) or a corresponding press shoe device, which together form an extended gap (NP) through which the material web (W) to be treated is guided, wherein the press shoe device (10A) has a stationary part (30, 31) and a sliding piece (35), wherein the series of load elements (34, 35) is arranged between the stationary part (30, 31) and the sliding piece (35), that

the setpoint device (100) has a setpoint zone device (110) in which the number (N) of setpoint load values (Q₁ . . . QN) which can be set by means of the device is higher than the number (K) of individually adjustable zones in the press shoe device (10A) and that

the setpoint device (100) further comprises a zone conversion block (120) in which the Target load values (Q₁ . . . QN) are converted into target zone pressure values (P₁ . . . PK) so that a linear load profile can be achieved in the material web (W) which deviates as little as possible from the target value profile Q(Z).

13. Device according to claim 12, characterized in that the control device (300) is an intelligent control device comprising a diagnostic block (310), a safety logic part (320) and a series of regulators (340) arranged in parallel to one another, operating independently of one another and the number (K) of which is equal to the number of adjustable zones comprising load components which, if present, act on the ends of the press shoe device (10A).

14. Device according to claim 13, characterized in that a feedback device (500) and a detection device (510) are provided, by means of which the property profile of the web (W) guided through the extended gap (NP) controlled by the control system is measured in the transverse direction of the web, whereby a measurement signal (E) can be guided from the detection device (510) to the feedback device (500) or directly to the setpoint device (100), so that the setpoint profile Q(Z) is generated either directly or indirectly.

15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the length (L) of the sliding piece (35) in the running direction of the track is defined as L=kxH, where H=thickness of the sliding piece (35) and k=7-15, preferably 10-13.